JP2004101083A - Gasification furnace and burner - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gasification furnace equipped with a slag discharge hole heating burner capable of heating in a wide range without clogging a burner injection hole, and a burner capable of performing self-ignition in a pressurized condition during operation of the gasification furnace. <P>SOLUTION: This gasification furnace 11 is provided with a reaction chamber 12 for melting an article to be melted, a slag discharge hole 14 provided on a furnace bottom 13 of the reaction chamber 12, and a starting combustion chamber 15 communicating with the reaction chamber 12 by the slag discharge hole 14. A burner housing part 21 is provided on a wall part of the starting combustion chamber 15. The slag discharge hole heating burner 19 can be housed in the burner housing part 21 during non-operation, and can be moved near the slag discharge hole 14 during operation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、石炭、固形燃料、廃棄物などを被溶融物としたガス化炉に関し、特にスラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを加熱するスラグ排出孔加熱バーナを備えたガス化炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すようなガス化炉１は、燃料（石炭、固形燃料、廃棄物等）中の灰分を溶融させる反応室２と、反応室２の炉底３に設けられたスラグ排出孔４と、スラグ排出孔４によって反応室２に連通して設けられた起動用燃焼室５とを備えて構成されている。起動用燃焼室５の下部には冷却水６が溜められており、起動用燃焼室５の壁部には起動用バーナ７とスラグ排出孔監視装置８（視覚的・輝度検知システムなど）と、スラグ排出孔加熱バーナ９とが備えられている。スラグ排出孔加熱バーナ９は、スラグ排出孔監視装置８に対向する壁部に埋め込まれており、その先端面のバーナ噴射口９ａがスラグ排出孔４に向くように傾斜して設けられ、酸素含有ガスＧ２とガス燃料Ｇ３とが供給されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
このようなガス化炉１の運用において、反応室２で燃料中の灰分が溶融した溶融スラグ１０は、スラグ排出孔４から起動用燃焼室５に排出され、冷却水６中に滴下されて急冷される。また、反応室２の内部の旋回流や圧力変動などにより、反応室２からスラグ排出孔４を通過し起動用燃焼室５に流入する可燃性ガスＧ１は、Ｈ２およびＣＯなどを成分とすると共に、粒子（チャー）が含有されている。また、起動用バーナ７は起動時に油燃料と油燃料用２次空気を噴射し、起動用燃焼室５の内部温度を上昇させるために用いられる。
【０００４】
上述したようなガス化炉１において、スラグ排出孔４に溶融スラグ１０ａが付着堆積してスラグ排出孔４を閉塞してしまい、溶融スラグ１０の排出が阻害され、ガス化炉１の運用に支障をきたすということがあった。これを防止するために、スラグ排出孔監視装置８によってスラグ排出孔４の排出状況を監視し、スラグ排出孔４が溶融スラグ１０ａで閉塞される前に、溶融スラグ１０ａを加熱溶融させる必要があった。このような加熱溶融の手段として、ガス循環手段、熱伝導手段、ヒータ加熱手段、および加熱バーナ手段などが考案されているが、溶融スラグ１０ａによるスラグ排出孔４の閉塞は、突発的に起こる場合があり、緊急加熱に効果を発揮する加熱バーナ手段が有効であった。
【０００５】
そこで、スラグ排出孔加熱バーナ９によって起動用燃焼室５の壁部からスラグ排出孔４に届くまでの火炎９ｂを形成し、付着堆積している溶融スラグ１０を加熱溶融させてスラグ排出孔４の閉塞を防止し、連続的な溶融スラグ１０の排出を確保していた。このようなスラグ排出孔加熱バーナ９のガス燃料Ｇ３としては、ガス化炉１の運転圧力（１ＭＰａ以上）にてガス状で、かつ、瞬時に着火・加熱の行えるメタン（ＣＨ４）が用いられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１０４８８３号公報（第２−３項、第４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ガス化炉１のスラグ排出孔加熱バーナ９は、バーナ噴射口９ａがスラグ排出孔４に向けた状態で固定されているので、スラグ排出孔４を通過し起動用燃焼室５に流入してくる可燃性ガスＧ１に含まれている粒子が、バーナ噴射口９ａに付着堆積してバーナ噴射口９ａを閉塞してしまうことが考えられ、これを防止するために、バーナ噴射口９ａから常にパージ（掃気）を行うか、または定期的なパージや運転を行う必要があるという問題があった。
また、スラグ排出孔４の直径が大きな場合には、広範囲に渡って加熱する必要があるため、複数のスラグ排出孔加熱バーナ９を用いるか、または大容量のスラグ排出孔加熱バーナ９を用いる必要があった。
【０００８】
また、スラグ排出孔加熱バーナ９の燃料としてメタンを用いているが、メタンは発熱量あたりの単価が高いだけでなく、大量に使用保管するためには大規模なメタン貯蔵設備が必要であるという問題があった。この問題を解決するために、安価な液体状態の燃料を供給することも考えられるが、たとえばＬＰＧを液体で供給した場合、ＬＰＧ（液体）から気化する為のエンタルピ（たとえば、３．３ＭＰａにおいて１２℃から１５０℃とした場合、約６００ｋｃａｌ／ｋｇ）を必要とするため、着火前に溶融スラグ１０ａを冷却してしまい、溶融スラグ１０ａによってスラグ排出孔４を閉塞させてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、バーナ噴射口が閉塞されることなく、広範囲に渡って加熱することができるスラグ排出孔加熱バーナを備えたガス化炉、およびガス化炉の運転中の圧力状態で自己着火することのできるバーナを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るガス化炉は、被溶融物を溶融させる反応室と、該反応室の炉底に設けられたスラグ排出孔と、該スラグ排出孔によって該反応室に連通して設けられた起動用燃焼室とを備えたガス化炉であって、前記起動用燃焼室の壁部にバーナ収容部を設けると共に、非運転時には該バーナ収容部に収容可能とされ、運転時には前記スラグ排出孔付近に移動可能とされるスラグ排出孔加熱バーナが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明のガス化炉において、起動用燃焼室にバーナ収容部とスラグ排出孔加熱バーナとが設けられており、スラグ排出孔加熱バーナは非運転時（非点火時）にはバーナ収容部に収容され、運転時（点火時）にはスラグ排出孔付近に移動される。このように出没可能にスラグ排出孔加熱バーナを設けることにより、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができ、確実にスラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを溶融させることができる。また、常時的または定期的なパージや運転をする操作が不要となり、スラグ排出孔加熱バーナのパージガスや燃料消費を低減させることができる。
【００１２】
また、本発明に係るガス化炉は、上記ガス化炉において、前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線方向に向けて直進駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の位置で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１３】
この発明のガス化炉において、駆動機構によって直進駆動されるスラグ排出孔加熱バーナを任意の位置で停止可能となるように制御部で制御を行うので、スラグ排出孔加熱バーナの点火位置を任意に操作し、広範囲に渡って加熱することができる。たとえば、スラグ排出孔の直径が大きな場合においても、スラグ排出孔の一端から他端までスラグ排出孔加熱バーナを移動させて複数箇所を加熱することで、スラグ排出孔の閉塞を防止することができる。これにより、大容量または複数のスラグ排出孔加熱バーナを用いずに、小容量のスラグ排出孔加熱バーナで十分な効果を得ることができる。また、スラグ排出孔加熱バーナの燃料消費も低減させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るガス化炉は、上記ガス化炉において、前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線を中心に回転駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の角度で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１５】
この発明のガス化炉において、駆動機構によって回転駆動されるスラグ排出孔加熱バーナを任意の角度で停止可能となるように制御部で制御を行うので、さらに広範囲に渡って加熱することができる。これにより、直径の大きなスラグ排出孔においてその全域を加熱することができ、閉塞を防止することができる。
【００１６】
本発明に係るバーナは、被溶融物を溶融させてガス化させるガス化炉に用いられるバーナであって、着火用の気体燃料を噴出するパイロットガスノズルと、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する液体燃料ノズルと、酸化剤を噴出する酸化剤ノズルとを有することを特徴とする。
【００１７】
この発明のバーナにおいて、着火用の気体燃料を噴出するパイロットガスノズルと、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する液体燃料ノズルと、酸化剤を噴出する酸化剤ノズルとを有するので、パイロットガスノズルから噴出した気体燃料が、酸化剤およびガス化炉の高温の雰囲気、または付着スラグの熱面によって発火し、これによって液体燃料ノズルから噴出した液体燃料に着火を行い、液体燃料で加熱燃焼を行う。つまり、着火用にメタンなどの気体燃料を用い、加熱燃焼用にメタンより安価な灯油、軽油やＬＰＧ（液化石油ガス）などの液体燃料を用いることができるのである。このような構成の自己着火式のバーナを使用することにより、従来よりメタンの消費量を低減させることができる。これにより、大規模なメタン貯蔵設備が不要となり、低コストで加熱燃焼を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係るバーナは、上記バーナにおいて、前記ガス化炉の運転中の圧力状態で、前記パイロットガスノズルから噴射される気体燃料が、前記液体燃料ノズルから噴射される液体燃料を気化させた気体燃料であることを特徴とする。
【００１９】
この発明のバーナにおいて、液体燃料ノズルから噴射される液体燃料と同一の燃料を気化し、その気化された気体燃料をガス化炉の運転中の圧力状態、つまり高圧力の下で、パイロットガスノズルから噴射するので、高価なメタンを用いることなく着火が行われる。このような自己着火式のバーナを使用することで、液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることができ、貯蔵設備や配管系統を共通で使用することができる。これにより、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。
【００２０】
また、本発明に係るガス化炉は、上述したガス化炉において、上記バーナをスラグ排出孔加熱バーナとして用いることを特徴とする。
この発明のガス化炉において、非運転時にはバーナ収容部にスラグ排出孔加熱バーナを収容することで、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができ、点火位置を任意に操作することで、広範囲に渡って加熱することができる。また、気体燃料によって加熱燃焼を行う液体燃料に着火するので低コストでスラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを加熱燃焼することができ、さらに液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることで、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１に、燃料（被溶融物）として石炭を用いた石炭ガス化炉１１の概略断面構成図を示す。石炭ガス化炉１１は、石炭中の灰分を溶融させる反応室１２と、反応室１２の炉底１３に設けられたスラグ排出孔１４と、スラグ排出孔１４によって反応室１２に連通し、石炭ガス化炉１１の起動時の昇温に用いられる起動用燃焼室１５とを備えて構成されている。反応室１２は、耐火材または水冷管の表面に内壁１２ａが内張りされ、内壁１２ａの円周方向に沿って石炭、粒子（チャー）および酸化剤を噴出する複数のバーナ（図示せず）が設けられており、反応室１２の上部には可燃性ガスライン（図示せず）が設けられている。反応室１２の炉底１３は、上面１３ａが中央に向かって下方に傾斜し、中央部にスラグ排出孔１４が設けられている。
【００２２】
起動用燃焼室１５には、滴下してきた溶融スラグ２０を冷却するための冷却水１６を溜める水槽が下部に形成されており、冷却水１６としてクエンチ水などが用いられている。また、起動用燃焼室１５の壁部１５ａには起動用バーナ１７とスラグ排出孔監視装置１８とが備えられている。起動用バーナ１７は、起動用燃焼室１５の壁部１５ａに複数個（図では２個）配置されている。排出孔監視装置１８は、前方（スラグ排出孔１４に向いている側方）には耐圧・耐熱ガラスが嵌め込まれ、その内部に監視機器、たとえば輝度センサやカメラなどが設置されており、スラグ排出孔１４に向けて傾斜して設けられている。
【００２３】
また、起動用燃焼室１５の壁部１５ａにバーナ収容部２１が設けられ、バーナ収容部２１に収容可能となるようにスラグ排出孔加熱バーナ１９が設けられている。スラグ排出孔加熱バーナ１９は、先端部に斜め上方を向くようにバーナ噴射口２２が設けられており、基端部に設けられている駆動機構２３および制御部２４によって、起動用燃焼室１５の中心方向に向けて駆動可能に設けられている。非運転時において、図の実線で示されているように、スラグ排出孔加熱バーナ１９はバーナ収容部２１に収容されている。駆動機構２３は、モータによるスライドステージまたは流体圧駆動シリンダにより、スラグ排出孔加熱バーナ１９を高圧で運転される石炭ガス化炉１１への挿入および抜き出しが可能となるように構成されている。また、図２に示されるように、スラグ排出孔加熱バーナ１９は、その軸線を中心に回転できるように構成されており、回転することによって運転中（点火燃焼中）にバーナ噴射口２２の方向を変えることができるようになっている。
【００２４】
また、図３（ａ）〜（ｄ）に、バーナ噴射口２２の一実施の形態および変形例の正面図を示す。実施形態および第１〜３の変形例において、バーナ噴射口２２の先端外周面２２ａの内側に、着火用の気体燃料を噴出する円形状のパイロットガスノズル２５と、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する円形状の液体燃料ノズル２６と、酸化剤を噴出する円形状または円環状の酸化剤ノズル２７とが設けられている。そして、先端外周面２２ａの中心軸上にパイロットガスノズル２５が配置され、この中心軸を中心として液体燃料ノズル２６および酸化剤ノズル２７の配置の基準となる小径円２８と大径円２９とが設けられている。また、実施形態および第１の変形例において、酸化剤ノズル２７は円形状のノズル形状で、第２および３の変形例において酸化剤ノズル２７は円環状のノズル形状とされている。
【００２５】
図３（ａ）に示されているバーナ噴射口２２の実施形態において、液体燃料ノズル２６は小径円２８に外接するように３箇所に設けられ、各液体燃料ノズル２６は正三角形の頂点に位置する関係とされ、１の頂点が下方に位置するように配置されている。酸化剤ノズル２７は、その中心が小径円２８の周上の３箇所、および大径円２９の周上の６箇所に設けられている。小径円２８の周上の酸化剤ノズル２７は、正三角形の頂点に位置する関係とされ、１の頂点が上方に位置するように配置されており、大径円２９の周上の酸化剤ノズル２７は、正六角形の頂点に位置する関係とされ、１の頂点が上方に位置するように配置されている。
【００２６】
図３（ｂ）に示されているバーナ噴射口２２の第１の変形例において、液体燃料ノズル２６は実施形態と同様に配置され、酸化剤ノズル２７は、小径円２８の周上には配置されず、大径円２９の周上にのみ配置されている。
【００２７】
図３（ｃ）に示されているバーナ噴射口２２の第２の変形例において、円環状のノズル形状の酸化剤ノズル２７が実施形態に示されていた小径円２８の位置と大径円２９の位置との２箇所に配置され、酸化剤ノズル２７の間隔は他のノズルの直径より狭い間隔とされている。液体燃料ノズル２６は、２箇所に配置された円環状の酸化剤ノズル２７の中間の位置の３箇所に、正三角形の頂点に位置する関係となるように、１の頂点が下方に位置して配置されている。
【００２８】
図３（ｄ）に示されているバーナ噴射口２２の第３の変形例において、液体燃料ノズル２６は第２の変形例と同様に配置され、円環状のノズル形状の酸化剤ノズル２７が、実施形態に示されていた大径円２９の位置にのみ配置されている。なお、図３（ａ）〜（ｄ）に示されているバーナ噴射口２２の液体燃料ノズル２６および酸化剤ノズル２７の形状、個数、配置位置などは、バーナ容量、燃料などにより変更されうるもので、本実施の形態および変形例で示された形状、個数、配置位置などに限定されるものではない。
【００２９】
また、スラグ排出孔加熱バーナ１９のパイロットガスノズル２５に気体燃料であるＬＰＧを供給する供給システム３０を図４に示す。供給システム３０は、ＬＰＧタンク３１と、ＬＰＧポンプ３２と、調整バルブ３３と、気化・加熱器３４と、ＬＰＧバッファタンク３５と、流量調整バルブ３６とを備え、各構成要素が配管で連結されている。ＬＰＧタンク３１に貯蔵されているＬＰＧ（液体）は、ＬＰＧポンプ３２によって加圧されながら気化・加熱器３４に供給される。このとき、ＬＰＧバッファタンク３５に設けられている圧力センサ３５ａによって調整バルブ３３で流量が調整される。気化・加熱器３４で気化されたＬＰＧは、ＬＰＧバッファタンク３５におけるＬＰＧ飽和圧力以上の温度、すなわち気体の状態でＬＰＧバッファタンク３５に溜められ、流量調整バルブ３６に設けられている流量センサ３６ａによって流量を調整されながらスラグ排出孔加熱バーナ１９のパイロットガスノズル２５に供給される。また、スラグ排出孔加熱バーナ１９の液体燃料ノズル２６には、ＬＰＧタンク３１から図示しない配管によってＬＰＧ（液体）が供給される。
【００３０】
気化・加熱器３４は、ＬＰＧを加熱管内とし、加熱管外面を加熱媒体（蒸気、温水、等）により加熱するように構成された装置で、石炭ガス化炉１１の運転圧力（１ＭＰａ以上）にて気体の状態でＬＰＧを供給することができるようにＬＰＧを加熱する装置である。また、気化・加熱器３４は、気化器、加熱器の２台の装置が組み合わされて構成されていてもよい。また、ＬＰＧバッファタンク３５は流量調整バルブ３７を通過して他のＬＰＧ使用施設等に、ＬＰＧを供給する構成とされている。
【００３１】
上述したような石炭ガス化炉１１の運用方法について説明する。
まず、反応室１２の内部温度が石炭の着火温度以上となるまで、起動用燃焼室１５の起動用バーナ１７で燃焼を行う。所定の温度まで昇温させた後、反応室１２の複数のバーナから石炭および酸化剤を噴出して石炭を燃焼させた後、起動用バーナ１７による燃焼を停止する。そして、反応室１２の内部では、石炭がガス化されて可燃性ガスＧ１が生成される。このとき、反応室１２のバーナは円周方向に沿って設けられているので、可燃性ガスＧ１は反応室１２の内部で旋回流を形成する。反応室１２の内部は、灰分の溶融を効率良く行わしめるため、約１６００℃以上の高温に維持されており、還元雰囲気に調整されている。
【００３２】
一方、石灰中の灰成分は溶融し溶融スラグ２０となり、反応室１２の内壁１２ａに付着する。溶融スラグ２０は内壁１２ａを伝って流下し、炉底１３の上面１３ａを流れてスラグ排出孔１４に達し、起動用燃焼室１５に排出される。この溶融スラグ２０の排出状況を排出孔監視装置１８により監視する。そして、溶融スラグ２０ａがスラグ排出孔１４に付着堆積することによって溶融スラグ２０の排出状況が良好でないと判断した場合、制御部２４によって駆動機構２３が制御され、バーナ収容部２１に収容されているスラグ排出孔加熱バーナ１９がスラグ排出孔１４の方向に移動し、スラグ排出孔１４に火炎が到達する位置（図１における点線で示された位置）にて停止する。
【００３３】
そして、スラグ排出孔加熱バーナ１９のバーナ噴射口２２のパイロットガスノズル２５から気体状態のＬＰＧを噴射し、酸化剤ノズル２７から酸化剤を噴射すると、スラグ排出孔１４近傍の高温ガスまたは付着堆積スラグの熱面により、ＬＰＧが自己発火する（最低発火温度４３２℃）。ここで、液体燃料ノズル２６からＬＰＧ（液体）を噴射すると、パイロットガスノズル２５での火炎によってＬＰＧ（液体）が着火し、加熱燃焼用の火炎４０が形成される。この火炎４０によって付着堆積した溶融スラグ２０ａを加熱溶融する。そして、溶融スラグ２０の排出状況が良好になると、スラグ排出孔加熱バーナ１９は駆動機構２３によって駆動され、バーナ収容部２１に収容される。
【００３４】
上述したように石炭ガス化炉１１が運用されるので、スラグ排出孔加熱バーナ１９のバーナ噴射口２２が粒子の堆積によって閉塞されることを防止することができ、スラグ排出孔加熱バーナ１９の運転に支障をきたすことがなく、確実にスラグ排出孔１４に付着堆積した溶融スラグ２０ａを加熱溶融することができる。これにより、溶融スラグ２０を順調に排出させることができる。また、常時的または定期的なパージや運転をする操作が不必要となり、スラグ排出孔加熱バーナ１９の燃料消費を低減させることができる。
【００３５】
また、制御部２４によって駆動機構２３を制御し、任意の箇所でスラグ排出孔加熱バーナ１９を停止、回転させることができ、たとえば図１に示すようにスラグ排出孔１４の両端面の２箇所に向けて火炎４０，４０ａが到達するように、２箇所の位置（図における２箇所の点線で示された位置）で溶融スラグ２０を加熱溶融することができる。また、図２に示すようにスラグ排出孔加熱バーナ１９を停止位置でスラグ排出孔加熱バーナ１９の軸線を中心に回転することにより、スラグ排出孔１４から外れた部分に付着した溶融スラグ２０ａも加熱溶融することができる。これにより、１台の小容量のスラグ排出孔加熱バーナ１９でも、広範囲にわたり確実に溶融スラグ２０を加熱溶融することができ、燃料消費を低減させることができる。
【００３６】
また、スラグ排出孔加熱バーナ１９のバーナ噴射口２２に、着火用の気体燃料を噴出する円形状のパイロットガスノズル２５と、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する円形状の液体燃料ノズル２６と、酸化剤を噴出する円形状または円環状の酸化剤ノズル２７とを設けているので、液体燃料としてＬＰＧ（液体）を使用しても気体燃料で着火することができる。このように構成された自己着火式のバーナ噴射口２２によって、従来用いられていたメタンより低コストで加熱燃焼を行うことができる。また、図３（ａ）〜（ｄ）に示したような実施形態および変形例とすることにより、スラグ排出孔加熱バーナ１９の火炎４０，４０ａの大きさ（長さ、太さ）を変化させることができるとともに、酸化剤の酸素濃度によらず安定した火炎を形成することができる。
【００３７】
また、気化・加熱器３４を使用してＬＰＧを気化させ、石炭ガス化炉１１の運転圧力（１ＭＰａ以上）においてパイロットガスノズル２５から気体の状態のＬＰＧを供給することができるように構成されているので、液体燃料と気体燃料とに同一のＬＰＧを用いることができ、貯蔵設備や配管系統を共通で使用することができる。これにより、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。また、ＬＰＧを液体状態でスラグ排出孔加熱バーナ１９に供給する場合に考えられるような、スラグ排出孔１４に付着堆積した溶融スラグ２０ａを冷却固化させてしまうという問題を回避することができ、確実に溶融スラグ２０ａを加熱溶融させることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、石炭ガス化炉１１について説明を行ったが、石炭以外の固形燃料や廃棄物などを被溶融物としたガス化炉に本発明を用いてもよい。また、複数個のスラグ排出孔が設けられているガス化炉に本発明を用いてもよい。また、ＬＰＧ以外の灯油や軽油などのメタンより安価な燃料を用いてもよい。また、スラグ排出孔加熱バーナ１９と同構造の自己着火式のバーナを石炭ガス化炉１１に使用される他のバーナに用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガス化炉によれば、出没可能となるようにスラグ排出孔加熱バーナを設け、非運転時にバーナ収容部にスラグ排出孔加熱バーナを収容させることができるので、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができる。また、常時的または定期的なパージや運転をする操作が不必要となり、スラグ排出孔加熱バーナの燃料消費を低減させることができる。
【００４０】
また、任意の位置にスラグ排出孔加熱バーナを停止、回転させることができるので、一台のスラグ排出孔加熱バーナで広範囲に渡って加熱することができ、大口径のスラグ排出孔に有効に用いることができる。また、小容量のスラグ排出孔加熱バーナで十分な効果を得ることができるので、スラグ排出孔加熱バーナの燃料消費も低減させることができる。
【００４１】
また、本発明のバーナによれば、パイロットガスノズル、液体燃料ノズル、および酸化剤ノズルを有するので、パイロットガスノズルから噴出した気体燃料によって液体燃料ノズルから噴出した液体燃料に着火を行い、液体燃料で加熱燃焼を行うことができる。このような自己着火式のバーナにより、低コストで加熱燃焼を行うことができる。
【００４２】
また、ガス化炉の運転中の圧力状態で、液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることができるので、貯蔵設備や配管系統を共通で使用することができる。このような自己着火式のバーナにより、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。
【００４３】
また、本発明のガス化炉によれば、非運転時にはバーナ収容部にスラグ排出孔加熱バーナを収容することで、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができ、点火位置を任意に操作することで、広範囲に渡って加熱することができる。また、気体燃料によって加熱燃焼を行う液体燃料に着火するので低コストで加熱燃焼することができ、さらに液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることで、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。これにより、スラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるガス化炉の概略断面構成図である。
【図２】スラグ排出孔加熱バーナを正面視した概略断面構成図である。
【図３】本発明に係るバーナ噴射口の実施の形態および第１〜３の変形例を示す正面図である。
【図４】スラグ排出孔加熱バーナのパイロットガスノズルに気体燃料を供給する供給システムの構成図である。
【図５】従来のガス化炉の概略断面構成図である。
【符号の説明】
１１　ガス化炉
１２　反応室
１３　炉底
１４　スラグ排出孔
１５　起動用燃焼室
１７　起動用バーナ
１８　スラグ排出孔監視装置
１９　スラグ排出孔加熱バーナ
２１　バーナ収容部
２３　駆動機構
２４　制御部
２５　パイロットガスノズル
２６　液体燃料ノズル
２７　酸化剤ノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gasification furnace using coal, solid fuel, waste, and the like as a material to be melted, and more particularly to a gasification furnace provided with a slag discharge hole heating burner for heating molten slag adhered and deposited in a slag discharge hole.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a gasification furnace 1 as shown in FIG. 5 has a reaction chamber 2 for melting ash in fuel (coal, solid fuel, waste, etc.), and a slag discharge hole provided in a furnace bottom 3 of the reaction chamber 2. 4 and a starting combustion chamber 5 provided in communication with the reaction chamber 2 through a slag discharge hole 4. Cooling water 6 is stored in a lower portion of the starting combustion chamber 5, and a starting burner 7 and a slag discharge hole monitoring device 8 (such as a visual / brightness detection system) are provided on a wall of the starting combustion chamber 5. A slag discharge hole heating burner 9 is provided. The slag discharge hole heating burner 9 is embedded in a wall portion facing the slag discharge hole monitoring device 8, and is provided so as to be inclined so that a burner injection port 9 a at a tip surface thereof faces the slag discharge hole 4. Gas G2 and gas fuel G3 are supplied. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0003]
In the operation of the gasification furnace 1, the molten slag 10 in which the ash in the fuel is melted in the reaction chamber 2 is discharged from the slag discharge hole 4 to the starting combustion chamber 5, dropped into the cooling water 6 and rapidly cooled. Is done. In addition, the flammable gas G1 that flows from the reaction chamber 2 through the slag discharge hole 4 and flows into the starting combustion chamber 5 due to the swirling flow and pressure fluctuation inside the reaction chamber 2 contains H 2 and CO as components. In addition, particles (char) are contained. The start-up burner 7 is used to inject oil fuel and oil-fuel secondary air at the time of start-up, and to raise the internal temperature of the start-up combustion chamber 5.
[0004]
In the gasification furnace 1 as described above, the molten slag 10a adheres and accumulates in the slag discharge hole 4 and closes the slag discharge hole 4, so that the discharge of the molten slag 10 is obstructed, which hinders the operation of the gasification furnace 1. Was caused. In order to prevent this, the discharge state of the slag discharge hole 4 is monitored by the slag discharge hole monitoring device 8, and it is necessary to heat and melt the molten slag 10a before the slag discharge hole 4 is closed by the molten slag 10a. Was. Gas circulating means, heat conducting means, heater heating means, heating burner means, and the like have been devised as such heating and melting means. However, the closure of the slag discharge hole 4 by the molten slag 10a may occur suddenly. Therefore, a heating burner means that exerts an effect on emergency heating was effective.
[0005]
Accordingly, a flame 9b is formed by the slag discharge hole heating burner 9 from the wall of the starting combustion chamber 5 to the slag discharge hole 4, and the molten slag 10 deposited and heated is melted by heating. Blockage was prevented, and continuous discharge of the molten slag 10 was ensured. As the gas fuel G3 of the slag discharge hole heating burner 9, methane (CH 4 ) which is gaseous at the operating pressure of the gasification furnace 1 (1 MPa or more) and which can be ignited and heated instantaneously is used. ing.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-104883 (Section 2-3, FIG. 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the slag discharge hole heating burner 9 of the gasification furnace 1 flows through the slag discharge hole 4 into the starting combustion chamber 5 because the burner injection port 9a is fixed to the slag discharge hole 4. It is conceivable that particles contained in the flammable gas G1 are deposited on the burner injection port 9a and block the burner injection port 9a. There is a problem that it is necessary to always perform purging (scavenging) or perform periodic purging or operation.
When the diameter of the slag discharge hole 4 is large, it is necessary to heat the slag discharge hole over a wide range. Therefore, it is necessary to use a plurality of slag discharge hole heating burners 9 or use a large-capacity slag discharge hole heating burner 9. was there.
[0008]
In addition, although methane is used as fuel for the slag discharge hole heating burner 9, it is said that methane not only has a high unit price per calorific value but also requires a large-scale methane storage facility to store and use in large quantities. There was a problem. In order to solve this problem, it is conceivable to supply an inexpensive liquid fuel. For example, when LPG is supplied as a liquid, enthalpy for vaporizing LPG (liquid) (for example, 12 ppm at 3.3 MPa) is used. In the case where the temperature is from 150 ° C. to 150 ° C., about 600 kcal / kg) is required, so that the molten slag 10a may be cooled before ignition, and the slag discharge hole 4 may be closed by the molten slag 10a.
[0009]
The present invention has been made under such a background, and a gasifier having a slag discharge hole heating burner capable of heating over a wide range without blocking a burner injection port, and It is an object of the present invention to provide a burner capable of self-ignition under a pressure state during operation of a gasifier.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The gasification furnace according to the present invention includes a reaction chamber for melting a material to be melted, a slag discharge hole provided in a furnace bottom of the reaction chamber, and a start-up provided in communication with the reaction chamber through the slag discharge hole. A combustion chamber provided with a burner accommodating portion on a wall portion of the starting combustion chamber, which can be accommodated in the burner accommodating portion when not in operation, and near the slag discharge hole during operation. And a slag discharge hole heating burner that is movable to the slag.
[0011]
In the gasification furnace according to the present invention, the burner housing section and the slag discharge hole heating burner are provided in the starting combustion chamber, and the slag discharge hole heating burner is housed in the burner storage section during non-operation (non-ignition). During operation (ignition), it is moved to the vicinity of the slag discharge hole. By providing the slag discharge hole heating burner so as to be able to protrude and disappear, particles can be prevented from adhering and depositing at the burner injection port of the slag discharge hole heating burner, and the molten slag that adheres and deposits on the slag discharge hole without fail. Can be melted. In addition, it is not necessary to perform an operation for purging or operating regularly or periodically, and it is possible to reduce the purge gas and fuel consumption of the slag discharge hole heating burner.
[0012]
Further, in the gasification furnace according to the present invention, in the gasification furnace, a drive mechanism for driving the slag discharge hole heating burner straight ahead in the axial direction thereof, and the slag discharge hole heating burner can be stopped at an arbitrary position. And a control unit for performing the control.
[0013]
In the gasification furnace of the present invention, the slag discharge hole heating burner driven straight by the drive mechanism is controlled by the control unit so that the slag discharge hole heating burner can be stopped at an arbitrary position. It can be operated and heated over a wide range. For example, even when the diameter of the slag discharge hole is large, the slag discharge hole heating burner is moved from one end to the other end of the slag discharge hole to heat a plurality of places, thereby preventing the slag discharge hole from being blocked. . Thus, a sufficient effect can be obtained with a small capacity slag discharge hole heating burner without using a large capacity or a plurality of slag discharge hole heating burners. Further, fuel consumption of the slag discharge hole heating burner can be reduced.
[0014]
Further, in the gasification furnace according to the present invention, in the gasification furnace, a drive mechanism for rotating and driving the slag discharge hole heating burner around its axis, and the slag discharge hole heating burner can be stopped at an arbitrary angle. And a control unit for controlling.
[0015]
In the gasification furnace of the present invention, the slag discharge hole heating burner, which is rotationally driven by the driving mechanism, is controlled by the control unit so that the slag discharge hole heating burner can be stopped at an arbitrary angle, so that the heating can be performed over a wider range. Thereby, the entire area of the slag discharge hole having a large diameter can be heated, and blockage can be prevented.
[0016]
A burner according to the present invention is a burner used in a gasification furnace that melts and gasifies a material to be melted, and includes a pilot gas nozzle that ejects a gas fuel for ignition, and a liquid that ejects a liquid fuel for heating and burning. It has a fuel nozzle and an oxidizing agent nozzle for ejecting an oxidizing agent.
[0017]
Since the burner of the present invention has a pilot gas nozzle for ejecting gaseous fuel for ignition, a liquid fuel nozzle for ejecting liquid fuel for heating and combustion, and an oxidant nozzle for ejecting oxidant, the gas is ejected from the pilot gas nozzle. The gaseous fuel is ignited by the oxidant and the high-temperature atmosphere of the gasifier or the hot surface of the attached slag, thereby igniting the liquid fuel ejected from the liquid fuel nozzle and performing heating and combustion with the liquid fuel. In other words, a gaseous fuel such as methane can be used for ignition, and a liquid fuel such as kerosene, light oil, or LPG (liquefied petroleum gas) can be used for heating and burning, which is less expensive than methane. By using the self-ignition type burner having such a configuration, the methane consumption can be reduced as compared with the related art. This eliminates the need for a large-scale methane storage facility, and enables heating and combustion at low cost.
[0018]
Further, in the burner according to the present invention, in the burner, in a pressure state during operation of the gasification furnace, gaseous fuel injected from the pilot gas nozzle vaporizes liquid fuel injected from the liquid fuel nozzle. It is a gaseous fuel.
[0019]
In the burner of the present invention, the same fuel as the liquid fuel injected from the liquid fuel nozzle is vaporized, and the vaporized gaseous fuel is supplied from the pilot gas nozzle under the pressure state during operation of the gasifier, that is, under high pressure. Because of the injection, ignition is performed without using expensive methane. By using such a self-ignition type burner, the same fuel can be used for the liquid fuel and the gaseous fuel, and the storage facility and the piping system can be commonly used. Thereby, equipment cost and operation cost can be reduced.
[0020]
Further, a gasification furnace according to the present invention is characterized in that, in the gasification furnace described above, the burner is used as a slag discharge hole heating burner.
In the gasification furnace of the present invention, when the slag discharge hole heating burner is accommodated in the burner accommodating portion during non-operation, particles can be prevented from adhering and accumulating at the burner injection port of the slag discharge hole heating burner, and ignition can be performed. By operating the position arbitrarily, heating can be performed over a wide range. In addition, since the liquid fuel that is heated and burned by the gaseous fuel is ignited, it is possible to heat and burn the molten slag adhered and deposited in the slag discharge hole at low cost. In addition, equipment costs and operation costs can be reduced.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration diagram of a coal gasifier 11 using coal as a fuel (a material to be melted). The coal gasification furnace 11 communicates with the reaction chamber 12 through a reaction chamber 12 that melts ash in the coal, a slag discharge hole 14 provided in the furnace bottom 13 of the reaction chamber 12, and the slag discharge hole 14, A starting combustion chamber 15 used for raising the temperature at the time of starting the gasification furnace 11 is provided. In the reaction chamber 12, an inner wall 12a is lined with a surface of a refractory material or a water-cooled tube, and a plurality of burners (not shown) for ejecting coal, particles (char) and oxidant are provided along a circumferential direction of the inner wall 12a. A combustible gas line (not shown) is provided above the reaction chamber 12. The furnace bottom 13 of the reaction chamber 12 has an upper surface 13a inclined downward toward the center, and a slag discharge hole 14 provided in the center.
[0022]
A water tank for storing cooling water 16 for cooling the dropped molten slag 20 is formed in the lower part of the starting combustion chamber 15, and quenching water or the like is used as the cooling water 16. A wall 15a of the starting combustion chamber 15 is provided with a starting burner 17 and a slag discharge hole monitoring device 18. A plurality (two in the figure) of the starting burners 17 are arranged on the wall 15a of the starting combustion chamber 15. The discharge hole monitoring device 18 has a pressure-resistant and heat-resistant glass fitted in the front (the side facing the slag discharge hole 14), and a monitoring device such as a luminance sensor or a camera is installed therein. It is provided to be inclined toward the hole 14.
[0023]
Further, a burner accommodating portion 21 is provided on a wall portion 15 a of the starting combustion chamber 15, and a slag discharge hole heating burner 19 is provided so as to be accommodated in the burner accommodating portion 21. The slag discharge hole heating burner 19 is provided with a burner injection port 22 at the front end so as to face obliquely upward. The driving mechanism 23 and the control unit 24 provided at the base end of the slag discharge hole heating burner 19 allow the starting combustion chamber 15 to be heated. It is provided so that it can be driven toward the center. During non-operation, the slag discharge hole heating burner 19 is housed in the burner housing 21 as shown by the solid line in the figure. The drive mechanism 23 is configured such that the slag discharge hole heating burner 19 can be inserted into and removed from the coal gasification furnace 11 operated at a high pressure by a slide stage or a fluid pressure drive cylinder driven by a motor. As shown in FIG. 2, the slag discharge hole heating burner 19 is configured to be rotatable around its axis, and by rotating, the direction of the burner injection port 22 during operation (during ignition combustion). Can be changed.
[0024]
3 (a) to 3 (d) show front views of one embodiment and a modified example of the burner injection port 22. FIG. In the embodiment and the first to third modified examples, a circular pilot gas nozzle 25 for ejecting gaseous fuel for ignition and a liquid fuel for heated combustion are ejected inside the outer peripheral surface 22 a of the tip end of the burner injection port 22. A circular liquid fuel nozzle 26 and a circular or annular oxidant nozzle 27 for ejecting an oxidant are provided. A pilot gas nozzle 25 is arranged on the central axis of the distal end outer peripheral surface 22a, and a small-diameter circle 28 and a large-diameter circle 29 are provided around this central axis as a reference for the arrangement of the liquid fuel nozzle 26 and the oxidizing agent nozzle 27. Have been. In the embodiment and the first modified example, the oxidizing agent nozzle 27 has a circular nozzle shape, and in the second and third modified examples, the oxidizing agent nozzle 27 has an annular nozzle shape.
[0025]
In the embodiment of the burner injection port 22 shown in FIG. 3A, the liquid fuel nozzles 26 are provided at three places so as to circumscribe the small diameter circle 28, and each liquid fuel nozzle 26 is located at the vertex of an equilateral triangle. Are arranged so that one vertex is located below. The oxidizing agent nozzles 27 are provided at three locations on the circumference of the small diameter circle 28 and at six locations on the circumference of the large diameter circle 29. The oxidizing agent nozzles 27 on the circumference of the small diameter circle 28 are positioned so as to be located at the vertices of an equilateral triangle, and are arranged so that one vertex is located at the upper side. Reference numeral 27 denotes a relation located at the vertex of the regular hexagon, and the vertex 27 is disposed such that one vertex is located above.
[0026]
In the first modified example of the burner injection port 22 shown in FIG. 3B, the liquid fuel nozzle 26 is arranged in the same manner as in the embodiment, and the oxidizing agent nozzle 27 is arranged on the circumference of the small diameter circle 28. Instead, they are arranged only on the circumference of the large-diameter circle 29.
[0027]
In the second modified example of the burner injection port 22 shown in FIG. 3C, the oxidizing agent nozzle 27 having an annular nozzle shape has the small diameter circle 28 and the large diameter circle 29 shown in the embodiment. And the interval between the oxidizing agent nozzles 27 is smaller than the diameter of the other nozzles. The liquid fuel nozzle 26 has one vertex located at a lower position at three intermediate positions of the annular oxidant nozzles 27 arranged at two positions so as to be located at the vertex of an equilateral triangle. Are located.
[0028]
In the third modified example of the burner injection port 22 shown in FIG. 3D, the liquid fuel nozzle 26 is arranged in the same manner as in the second modified example, and the oxidizing agent nozzle 27 having an annular nozzle shape is provided. It is arranged only at the position of the large diameter circle 29 shown in the embodiment. Note that the shapes, numbers, arrangement positions, and the like of the liquid fuel nozzles 26 and the oxidizing agent nozzles 27 of the burner injection ports 22 shown in FIGS. 3A to 3D can be changed depending on the burner capacity, fuel, and the like. The invention is not limited to the shape, the number, the arrangement position, and the like shown in the present embodiment and the modification.
[0029]
FIG. 4 shows a supply system 30 for supplying LPG, which is a gaseous fuel, to the pilot gas nozzle 25 of the slag discharge hole heating burner 19. The supply system 30 includes an LPG tank 31, an LPG pump 32, an adjustment valve 33, a vaporizer / heater 34, an LPG buffer tank 35, and a flow rate adjustment valve 36, and each component is connected by piping. I have. The LPG (liquid) stored in the LPG tank 31 is supplied to the vaporizer / heater 34 while being pressurized by the LPG pump 32. At this time, the flow rate is adjusted by the adjustment valve 33 by the pressure sensor 35a provided in the LPG buffer tank 35. The LPG vaporized by the vaporizer / heater 34 is stored in the LPG buffer tank 35 at a temperature equal to or higher than the LPG saturation pressure in the LPG buffer tank 35, that is, in a gaseous state, and is measured by a flow sensor 36a provided in a flow control valve 36. The gas is supplied to the pilot gas nozzle 25 of the slag discharge hole heating burner 19 while the flow rate is adjusted. Further, LPG (liquid) is supplied from a LPG tank 31 to a liquid fuel nozzle 26 of the slag discharge hole heating burner 19 by a pipe (not shown).
[0030]
The vaporizer / heater 34 is a device configured to heat the outer surface of the heating tube with a heating medium (steam, hot water, or the like) using the LPG inside the heating tube, and to adjust the operating pressure (1 MPa or more) of the coal gasifier 11. This is a device for heating LPG so that LPG can be supplied in a gaseous state. Further, the vaporizer / heater 34 may be configured by combining two devices of a vaporizer and a heater. Further, the LPG buffer tank 35 is configured to supply LPG to other LPG use facilities and the like through the flow control valve 37.
[0031]
An operation method of the coal gasifier 11 described above will be described.
First, combustion is performed by the start-up burner 17 of the start-up combustion chamber 15 until the internal temperature of the reaction chamber 12 becomes equal to or higher than the ignition temperature of coal. After the temperature is raised to a predetermined temperature, coal and an oxidizing agent are ejected from a plurality of burners in the reaction chamber 12 to burn the coal, and then the combustion by the starting burner 17 is stopped. Then, inside the reaction chamber 12, the coal is gasified to generate the combustible gas G1. At this time, since the burners of the reaction chamber 12 are provided along the circumferential direction, the combustible gas G1 forms a swirling flow inside the reaction chamber 12. The inside of the reaction chamber 12 is maintained at a high temperature of about 1600 ° C. or more and adjusted to a reducing atmosphere in order to efficiently melt ash.
[0032]
On the other hand, the ash component in the lime melts to form a molten slag 20 and adheres to the inner wall 12 a of the reaction chamber 12. The molten slag 20 flows down along the inner wall 12 a, flows on the upper surface 13 a of the furnace bottom 13, reaches the slag discharge hole 14, and is discharged into the starting combustion chamber 15. The discharge state of the molten slag 20 is monitored by the discharge hole monitoring device 18. If it is determined that the molten slag 20 a is not discharged properly due to the molten slag 20 a being deposited on the slag discharge hole 14, the driving mechanism 23 is controlled by the control unit 24 and stored in the burner storage unit 21. The slag discharge hole heating burner 19 moves in the direction of the slag discharge hole 14 and stops at the position where the flame reaches the slag discharge hole 14 (the position indicated by the dotted line in FIG. 1).
[0033]
When the gaseous LPG is injected from the pilot gas nozzle 25 of the burner injection port 22 of the slag discharge hole heating burner 19 and the oxidizing agent is injected from the oxidizing agent nozzle 27, the high-temperature gas or the deposited slag near the slag discharging hole 14 is discharged. Due to the hot surface, LPG self-ignites (minimum ignition temperature 432 ° C.). Here, when LPG (liquid) is injected from the liquid fuel nozzle 26, the LPG (liquid) is ignited by the flame at the pilot gas nozzle 25, and a flame 40 for heating and burning is formed. The molten slag 20a deposited and deposited by the flame 40 is heated and melted. Then, when the discharge condition of the molten slag 20 becomes good, the slag discharge hole heating burner 19 is driven by the drive mechanism 23 and stored in the burner storage section 21.
[0034]
Since the coal gasifier 11 is operated as described above, it is possible to prevent the burner injection port 22 of the slag discharge hole heating burner 19 from being blocked by the accumulation of particles, and to operate the slag discharge hole heating burner 19. Therefore, the molten slag 20a adhered and deposited in the slag discharge hole 14 can be reliably heated and melted. Thereby, the molten slag 20 can be discharged smoothly. In addition, it is not necessary to perform an operation for purging or operating regularly or regularly, and it is possible to reduce the fuel consumption of the slag discharge hole heating burner 19.
[0035]
In addition, the drive mechanism 23 is controlled by the control unit 24, and the slag discharge hole heating burner 19 can be stopped and rotated at an arbitrary position. For example, as shown in FIG. The molten slag 20 can be heated and melted at two positions (positions indicated by two dotted lines in the drawing) so that the flames 40 and 40a reach the surface. As shown in FIG. 2, the slag discharge hole heating burner 19 is rotated about the axis of the slag discharge hole heating burner 19 at the stop position, so that the molten slag 20a attached to the portion deviated from the slag discharge hole 14 is also heated. Can be melted. As a result, even with one small-capacity slag discharge hole heating burner 19, the molten slag 20 can be reliably heated and melted over a wide range, and fuel consumption can be reduced.
[0036]
Further, a circular pilot gas nozzle 25 for ejecting gaseous fuel for ignition, a circular liquid fuel nozzle 26 for ejecting liquid fuel for heating and combustion, and a oxidizing gas are supplied to the burner injection port 22 of the slag discharge hole heating burner 19. Since the circular or annular oxidizing agent nozzle 27 for ejecting the agent is provided, even if LPG (liquid) is used as the liquid fuel, it can be ignited with the gaseous fuel. With the self-ignition type burner injection port 22 configured as described above, it is possible to perform heating combustion at lower cost than conventionally used methane. Further, by adopting the embodiment and the modified example as shown in FIGS. 3A to 3D, the sizes (length and thickness) of the flames 40 and 40 a of the slag discharge hole heating burner 19 are changed. And a stable flame can be formed regardless of the oxygen concentration of the oxidizing agent.
[0037]
Further, the LPG is configured to be vaporized by using the vaporizer / heater 34 so that the LPG in a gaseous state can be supplied from the pilot gas nozzle 25 at the operating pressure (1 MPa or more) of the coal gasifier 11. Therefore, the same LPG can be used for the liquid fuel and the gaseous fuel, and the storage facility and the piping system can be commonly used. Thereby, equipment cost and operation cost can be reduced. Further, it is possible to avoid the problem of cooling and solidifying the molten slag 20a adhered and deposited on the slag discharge hole 14, which can be considered when supplying LPG in a liquid state to the slag discharge hole heating burner 19. The molten slag 20a can be heated and melted.
[0038]
Although the coal gasifier 11 has been described in the present embodiment, the present invention may be applied to a gasifier using solid fuel or waste other than coal as a material to be melted. Further, the present invention may be applied to a gasifier having a plurality of slag discharge holes. Further, a fuel less expensive than methane such as kerosene or light oil other than LPG may be used. Further, a self-ignition type burner having the same structure as the slag discharge hole heating burner 19 may be used for another burner used in the coal gasifier 11.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the gasification furnace of the present invention, the slag discharge hole heating burner is provided so as to be able to protrude and retract, and the slag discharge hole heating burner can be accommodated in the burner accommodating portion when not in operation. Particles can be prevented from adhering and depositing at the burner injection port of the slag discharge hole heating burner. In addition, it is not necessary to perform an operation of performing a purge or an operation on a regular or regular basis, and it is possible to reduce the fuel consumption of the slag discharge hole heating burner.
[0040]
In addition, since the slag discharge hole heating burner can be stopped and rotated at any position, it can be heated over a wide range with one slag discharge hole heating burner, and is effectively used for large-diameter slag discharge holes. be able to. Further, since a sufficient effect can be obtained with a small-capacity slag discharge hole heating burner, fuel consumption of the slag discharge hole heating burner can also be reduced.
[0041]
Further, according to the burner of the present invention, since the fuel cell has the pilot gas nozzle, the liquid fuel nozzle, and the oxidizing agent nozzle, the gas fuel ejected from the pilot gas nozzle ignites the liquid fuel ejected from the liquid fuel nozzle, and is heated by the liquid fuel. Combustion can take place. With such a self-ignition type burner, heating combustion can be performed at low cost.
[0042]
Further, the same fuel can be used for the liquid fuel and the gaseous fuel under the pressure state during the operation of the gasifier, so that the storage facility and the piping system can be commonly used. With such a self-ignition type burner, equipment costs and operation costs can be reduced.
[0043]
Further, according to the gasification furnace of the present invention, when the slag discharge hole heating burner is accommodated in the burner accommodating portion during non-operation, it is possible to prevent particles from being deposited and deposited on the burner injection port of the slag discharge hole heating burner. By controlling the ignition position arbitrarily, heating can be performed over a wide range. In addition, since the liquid fuel which performs the heat combustion by the gaseous fuel is ignited, the heat combustion can be performed at a low cost, and the same fuel is used for the liquid fuel and the gaseous fuel, so that the equipment cost and the operating cost can be reduced. Can be. Thereby, the molten slag adhering and accumulating in the slag discharge hole can be effectively removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional configuration diagram of a gasification furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a slag discharge hole heating burner as viewed from the front.
FIG. 3 is a front view showing an embodiment of a burner injection port according to the present invention and first to third modified examples.
FIG. 4 is a configuration diagram of a supply system that supplies gaseous fuel to a pilot gas nozzle of a slag discharge hole heating burner.
FIG. 5 is a schematic sectional configuration view of a conventional gasification furnace.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 11 Gasification furnace 12 Reaction chamber 13 Furnace bottom 14 Slag discharge hole 15 Starting combustion chamber 17 Starting burner 18 Slag discharge hole monitoring device 19 Slag discharge hole heating burner 21 Burner storage unit 23 Drive mechanism 24 Control unit 25 Pilot gas nozzle 26 Liquid Fuel nozzle 27 Oxidizer nozzle

Claims (6)

被溶融物を溶融させる反応室と、該反応室の炉底に設けられたスラグ排出孔と、該スラグ排出孔によって該反応室に連通して設けられた起動用燃焼室とを備えたガス化炉であって、
前記起動用燃焼室の壁部にバーナ収容部を設けると共に、非運転時には該バーナ収容部に収容可能とされ、運転時には前記スラグ排出孔付近に移動可能とされるスラグ排出孔加熱バーナが設けられていることを特徴とするガス化炉。Gasification comprising a reaction chamber for melting a material to be melted, a slag discharge hole provided in a furnace bottom of the reaction chamber, and a starting combustion chamber provided in communication with the reaction chamber through the slag discharge hole. Furnace,
A burner accommodating portion is provided on a wall of the starting combustion chamber, and a slag discharge hole heating burner is provided which can be accommodated in the burner accommodating portion during non-operation and is movable near the slag discharge hole during operation. A gasifier, characterized in that: 請求項１に記載のガス化炉において、
前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線方向に向けて直進駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の位置で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とするガス化炉。The gasifier according to claim 1,
A gasification furnace, comprising: a driving mechanism for driving the slag discharge hole heating burner straight in the axial direction thereof; and a control unit for controlling the slag discharge hole heating burner to be able to stop at an arbitrary position. 請求項１または請求項２に記載のガス化炉において、
前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線を中心に回転駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の角度で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とするガス化炉。In the gasifier according to claim 1 or 2,
A gasification furnace comprising: a drive mechanism for rotatingly driving the slag discharge hole heating burner about its axis; and a control unit for controlling the slag discharge hole heating burner to be able to stop at an arbitrary angle. 被溶融物を溶融させてガス化させるガス化炉に用いられるバーナであって、
着火用の気体燃料を噴出するパイロットガスノズルと、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する液体燃料ノズルと、酸化剤を噴出する酸化剤ノズルとを有することを特徴とするバーナ。A burner used in a gasifier for melting and gasifying a material to be melted,
A burner, comprising: a pilot gas nozzle for ejecting a gaseous fuel for ignition, a liquid fuel nozzle for ejecting a liquid fuel for heating and combustion, and an oxidant nozzle for ejecting an oxidant. 請求項４に記載のバーナにおいて、
前記ガス化炉の運転中の圧力状態で、前記パイロットガスノズルから噴射される気体燃料が、前記液体燃料ノズルから噴射される液体燃料を気化させた気体燃料であることを特徴とするバーナ。The burner according to claim 4,
A burner, wherein the gaseous fuel injected from the pilot gas nozzle is a gaseous fuel obtained by vaporizing the liquid fuel injected from the liquid fuel nozzle in a pressure state during the operation of the gasifier. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス化炉において、
請求項４または請求項５に記載のバーナを前記スラグ排出孔加熱バーナとして用いることを特徴とするガス化炉。The gasifier according to any one of claims 1 to 3,
A gasifier using the burner according to claim 4 or 5 as the slag discharge hole heating burner.
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